近日，生命科學學院王勇教授團隊在New Phytologist在線發表了題為“The ArabidopsiseIF4E1 regulates NRT1.1-mediated nitrate signaling at both translational and transcriptional levels”的研究論文，報道了eIF4E1在翻譯和轉錄水平上調節硝酸鹽信號轉導并促進氮素利用效率的重要作用，為未來植物養分調控研究提供了新方向。

氮是植物生長必需的重要營養元素之一，施加氮肥能促進植物的生長發育、提高作物產量。氮肥被廣泛應用于農業生產中，但由于植物氮素利用效率（NUE）較低，導致相當一部分未被植物吸收的氮肥流失到環境中，造成嚴重的環境和生態污染，也增加了農業生產的成本。提高NUE以降低氮素投入是解決這些問題的關鍵。然而，目前植物吸收和利用氮的機制在很大程度上仍然未知。因此，挖掘氮素調控的關鍵因子并解析其分子調控網絡對于農業的綠色可持續意義重大。

該研究通過正向遺傳學篩選到一個對硝酸鹽響應有缺陷的突變體Mut36，圖位克隆分析發現，Mut36突變體表型是由At4g18040基因的第二個外顯子上發生點突變（G to A）所致，該基因編碼翻譯起始因子eIF4E1。

進一步研究發現，eIF4E1調節硝酸鹽信號轉導和代謝。翻譯組測序（Ribo-seq）和多聚核糖體圖譜分析顯示，eIF4E1參與調節并促進一些氮相關mRNA的翻譯，尤其是在eif4e1突變體中硝酸鹽轉運蛋白NRT1.1正在翻譯的mRNA量明顯降低。RNA-Seq結果也表明，eIF4E1能夠調控一系列參與硝酸鹽信號轉導和代謝基因的表達。遺傳分析結果表明，eIF4E1在硝酸鹽信號轉導途徑中位于NRT1.1上游發揮作用。此外，eIF4E1與剪接體組裝因子GEMIN2互作，且GEMIN2同樣參與調節硝酸鹽響應。過表達eIF4E1可顯著促進植株生長，提高產量和NUE。綜上所述，eIF4E1通過在翻譯和轉錄水平上調控NRT1.1來調節硝酸鹽信號轉導，為未來在翻譯水平上研究礦物質營養的調節奠定了基礎。

圖1 RNA-Seq和遺傳分析表明擬南芥eIF4E1以NRT1.1依賴的方式調節硝酸鹽信號轉導

圖2 eIF4E1能夠促進擬南芥的生長，提高產量和NUE

王勇教授為本文通訊作者，課題組博士研究生李娜為論文第一作者，山東農業大學生命科學學院齊盛東副教授、湖南大學生物學院于峰教授和朱思睿副教授、聊城大學農學與農業工程學院趙陸菲老師也參與了該項研究。相關工作得到了國家自然科學基金、山東省自然科學基金和山東省高等學校科技計劃的資助。

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波